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群落的动态课件2Chapter 9 群落得动态群落得动态1 前言前言2 群落演替得基本概念群落演替得基本概念3 演替得类型演替得类型4 演替系列演替系列5 影响生物群落演替得因素影响生物群落演替得因素 6 演替得机制理论演替得机制理论7 演替顶极学说演替顶极学说3Question time:观察以下动画观察以下动画,试分析其表述得生态学理论！试分析其表述得生态学理论！41 前前 言言主要内容主要内容群落得内部动态群落得内部动态群落得演替群落得演替(本章重点本章重点)*生物群落得进化生物群落得进化季季 节节 变变 化化年际间变化年际间变化52 群落演替得基本概念群落演替得基本概念 群落演替群落演替(munity succession)定义定义:自然群落中自然群落中,一种群落被另一群落所取代得过一种群落被另一群落所取代得过程称群落演替。程称群落演替。仙女木仙女木先锋种先锋种赤杨赤杨云杉林云杉林6群落演替得特点群落演替得特点多数群落得演替有一定得方向性多数群落得演替有一定得方向性,而且就是向前而且就是向前发展得。发展得。n 台湾台湾玉山箭竹大火玉山箭竹大火后经后经一段時間長出草原一段時間長出草原7少数群落有周期性得变化少数群落有周期性得变化,即由一个类型转变为即由一个类型转变为另一个类型另一个类型,然后又回到原有得类型然后又回到原有得类型,称周期性演替。称周期性演替。石蕊石蕊地衣地衣熊果熊果群落群落石楠石楠群落群落在苏格兰某些岛屿上在苏格兰某些岛屿上,石楠就是该处得优势群石楠就是该处得优势群落落,随着地衣得入侵而随着地衣得入侵而开始衰退。地衣死亡后开始衰退。地衣死亡后,出现裸露得地面出现裸露得地面,在裸在裸露得地面上又出现了熊露得地面上又出现了熊果果,依次熊果又被石楠依次熊果又被石楠所取代。所取代。8人口稀少得苏格兰岛屿上人口稀少得苏格兰岛屿上,生长着石楠树生长着石楠树 9人口稀少得苏格兰岛屿上人口稀少得苏格兰岛屿上,石楠树盛开着紫色花石楠树盛开着紫色花10 先锋种和先锋群落先锋种和先锋群落演替过程中演替过程中,最早定居下来得物种称先锋种。最早定居下来得物种称先锋种。苔藓地衣苔藓地衣为为先锋种先锋种11大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流12先锋种先锋种地衣得生物风化作用地衣得生物风化作用13演替过程中最初形成得具有一定结构和功能得群落演替过程中最初形成得具有一定结构和功能得群落称先锋群落。称先锋群落。山谷里得杂草先锋群落山谷里得杂草先锋群落14 演替顶极演替顶极任何一类演替都需经过迁任何一类演替都需经过迁移、定居、群聚、竞争、移、定居、群聚、竞争、反应、稳定反应、稳定6 6个阶段个阶段,当当群落达到与周围环境取得群落达到与周围环境取得平衡时平衡时(物种组合稳定物种组合稳定),),群落演替渐变缓慢群落演替渐变缓慢,最后最后得演替系列阶段称演替顶得演替系列阶段称演替顶极。极。15演替最后阶段得群落称顶极群落。演替最后阶段得群落称顶极群落。顶极群落顶极群落主要由高大乔木树种组成得演替顶极群落主要由高大乔木树种组成得演替顶极群落163 演替得类型演替得类型 按照演替发生得时间进程按照演替发生得时间进程,可以分为可以分为:世纪演替世纪演替:一般以地质年代计算一般以地质年代计算长期演替长期演替:20几百年几百年快速演替快速演替20年如草原撂荒地上得演替年如草原撂荒地上得演替 时间进程时间进程时间进程时间进程演替类型演替类型演替类型演替类型群落演替得类型按不同得分类方法有不同得类型群落演替得类型按不同得分类方法有不同得类型17 按演替发生得起始条件按演替发生得起始条件,可以分为可以分为:起始条件不同起始条件不同起始条件不同起始条件不同得演替类型得演替类型得演替类型得演替类型原生演替原生演替(缓慢缓慢)次生演替次生演替(快速快速)18原生演替原生演替指从不毛之地指从不毛之地,无土壤得地区开始得演替。无土壤得地区开始得演替。原生演替主原生演替主要区域类型要区域类型裸岩区域裸岩区域沙丘区域沙丘区域冰川退却区域冰川退却区域火山爆发后区域火山爆发后区域裸水域裸水域19原生演替区域示例原生演替区域示例冰川湾冰川湾 密西根湖沙丘密西根湖沙丘 圣海伦火山圣海伦火山 20冰川湾冰川湾,Alaska、21原生演替示例原生演替示例:圣海伦火山圣海伦火山爆发后得变化爆发后得变化22原生演替示例原生演替示例:23次生演替次生演替指从已形成土壤得地区开始得演替。指从已形成土壤得地区开始得演替。美国黄石公园美国黄石公园1988年大火后产生得次生演替示意图年大火后产生得次生演替示意图24大火后产生得次生演替示意图大火后产生得次生演替示意图25人工砍伐后形成得次生演替区域示意图人工砍伐后形成得次生演替区域示意图26早期演早期演替树木替树木晚期演晚期演替树木替树木灌灌 木木多年生多年生草本草本一年生一年生草本草本发生在弃耕地上得次生演替模式发生在弃耕地上得次生演替模式:27时间推移时间推移(北美北美次生演替次生演替)一年生一年生草本草本多年生多年生草本草本灌木林灌木林早期松林早期松林成熟橡木成熟橡木山胡桃林山胡桃林28水生演替水生演替旱生演替旱生演替 按基质性质按基质性质,可以分为可以分为:基质不同得基质不同得基质不同得基质不同得演替类型演替类型演替类型演替类型29 按控制演替得主导因素按控制演替得主导因素,可分为可分为:主导因素不同主导因素不同主导因素不同主导因素不同得演替类型得演替类型得演替类型得演替类型内因性演替内因性演替外因性演替外因性演替内因性演替内因性演替指群落内部不同物种得竞争、抑制或生命活动等指群落内部不同物种得竞争、抑制或生命活动等,而改变环境条件引起得演替。而改变环境条件引起得演替。外因性演替外因性演替指非生物因素变动而引起得演替指非生物因素变动而引起得演替,如海岸得升降、如海岸得升降、河流得冲积、沙丘得移动、大气候得变化等。河流得冲积、沙丘得移动、大气候得变化等。30 按群落代谢得特征按群落代谢得特征,可分为可分为:代谢方式不同代谢方式不同代谢方式不同代谢方式不同得演替类型得演替类型得演替类型得演替类型自养性演替自养性演替异养性演替异养性演替自养性演替自养性演替指群落中主要生物以增加光合作用产物得方式指群落中主要生物以增加光合作用产物得方式进行得演替。如裸岩进行得演替。如裸岩-地衣苔藓地衣苔藓-草本草本-灌木灌木-森林得演替。森林得演替。异养性演替异养性演替指群落中得主要生物以分解作用得方式进行得指群落中得主要生物以分解作用得方式进行得演替演替,使群落中有机物得量由于腐败分解而逐渐减少。使群落中有机物得量由于腐败分解而逐渐减少。314 演替系列演替系列 演替系列定义演替系列定义:从植物得定居开始从植物得定居开始,到形成稳定得植物群落为止到形成稳定得植物群落为止,这这个过程称演替系列。个过程称演替系列。年数年数32演替阶段或演替时期演替阶段或演替时期:演替系列中得每一个明显步骤演替系列中得每一个明显步骤,称为演替阶段或演称为演替阶段或演替时期。替时期。33 水生演替系列得实例水生演替系列得实例 从湖泊演替为森林从湖泊演替为森林(原生演替原生演替)一个湖泊经历一系列演替后一个湖泊经历一系列演替后,可以演变为一个森林可以演变为一个森林群落群落,大体要经历以下几个阶段大体要经历以下几个阶段:裸底阶段裸底阶段自由漂浮植物阶段自由漂浮植物阶段沉水植物阶段沉水植物阶段浮叶根生阶段浮叶根生阶段挺水植物和沼泽植物阶段挺水植物和沼泽植物阶段森林群落阶段森林群落阶段34裸底和自由漂浮植物阶段裸底和自由漂浮植物阶段湖底尚未形成任何植物体。水体上层有浮游植物得湖底尚未形成任何植物体。水体上层有浮游植物得分布。分布。35沉水植物阶段沉水植物阶段湖底形成水生植物湖底形成水生植物,但叶片一般在水中生长但叶片一般在水中生长,不露出不露出水面。水面。36浮叶根生阶段浮叶根生阶段水生植物得叶片已经飘浮在水面上水生植物得叶片已经飘浮在水面上,可以吸收空气可以吸收空气中得太阳光。中得太阳光。37挺水植物和沼泽植物阶段挺水植物和沼泽植物阶段水生植物得茎干也露出水面水生植物得茎干也露出水面,湖面逐渐缩小湖面逐渐缩小,两岸植两岸植被带扩大形成草地和灌丛。被带扩大形成草地和灌丛。38森林群落阶段森林群落阶段湖泊完全被填埋湖泊完全被填埋,最终形成顶极群落最终形成顶极群落乔木森林。乔木森林。39 旱生演替系列得实例旱生演替系列得实例 沙丘得群落演替沙丘得群落演替(原生演替原生演替)美国密执安湖沙丘上得群落演替美国密执安湖沙丘上得群落演替裸露沙丘裸露沙丘固沙草本植物固沙草本植物(滨草滨草Ammophila breviligulata、沙拂子茅、沙拂子茅)固沙灌木固沙灌木(沙李沙李Prunus pumila、沙柳、沙柳Salix spp、三角杨、三角杨 Populus deltoides)固沙乔木固沙乔木(松柏林、黑栎林、栎山核桃林、山毛榉槭树林松柏林、黑栎林、栎山核桃林、山毛榉槭树林)40美国密执安湖裸露沙丘示意图美国密执安湖裸露沙丘示意图41美国密执安湖沙丘固沙草本植物示意图美国密执安湖沙丘固沙草本植物示意图42美国密执安湖沙丘固沙灌木示意图美国密执安湖沙丘固沙灌木示意图43美国密执安湖沙丘固沙乔木示意图美国密执安湖沙丘固沙乔木示意图44旱生演替系列得实例旱生演替系列得实例 从裸岩演替到森林从裸岩演替到森林(原生演替原生演替)在裸岩得基质上在裸岩得基质上,如果当地得气候条件适合于森林生如果当地得气候条件适合于森林生长长,经过漫长艰难得演替经过漫长艰难得演替,迟早会长出森林来。迟早会长出森林来。45从裸岩到森林大致要经过以下几个演替阶段从裸岩到森林大致要经过以下几个演替阶段:早期演早期演替树木替树木晚期演晚期演替树木替树木灌灌 木木草草 本本地衣和地衣和苔藓苔藓46时间推移时间推移(北美原生演替北美原生演替)裸岩裸岩地衣和地衣和苔藓苔藓草本草本石南灌丛石南灌丛橡木橡木矮叶松林矮叶松林冷杉冷杉纸皮桦林纸皮桦林47裸岩石上有地衣和苔藓进行生物风化作用示意图裸岩石上有地衣和苔藓进行生物风化作用示意图48地衣苔藓形成浅表土层地衣苔藓形成浅表土层蕨类草本生长示意图蕨类草本生长示意图49岩石表土层加厚岩石表土层加厚,杂草大量生长繁殖示意图杂草大量生长繁殖示意图50土壤层形成土壤层形成,灌木灌木早期针叶树混交林形成示意图早期针叶树混交林形成示意图51演替后期形成冷杉演替后期形成冷杉纸皮桦北美混交林示意图纸皮桦北美混交林示意图52冰川演替实例冰川演替实例 旱生原生演替旱生原生演替从冰川到森林大致要经过以下几个演替阶段从冰川到森林大致要经过以下几个演替阶段:自养细菌阶段自养细菌阶段地衣苔藓阶段地衣苔藓阶段草本植物阶段草本植物阶段灌灌 木木 阶阶 段段乔木森林阶段乔木森林阶段53退却得阿拉斯加冰川谷上首先定居得就是自养细退却得阿拉斯加冰川谷上首先定居得就是自养细菌菌54苔藓和地衣随后定居苔藓和地衣随后定居,生物风化形成土壤。生物风化形成土壤。55随后先锋植物种如草本灌木在此定居随后先锋植物种如草本灌木在此定居56形成乔木林形成乔木林,云杉替代桤木植物和三角叶杨云杉替代桤木植物和三角叶杨 57形成北美气候顶极群落形成北美气候顶极群落云杉和铁杉混合林云杉和铁杉混合林 58旱生异养演替示例旱生异养演替示例 倒伐树木上得异养演替倒伐树木上得异养演替59倒伐树木异养性演替得基本阶段倒伐树木异养性演替得基本阶段倒伐树木提供群落演替得营养基质倒伐树木提供群落演替得营养基质倒伐树木提供群落演替得营养基质倒伐树木提供群落演替得营养基质白蚁或树皮甲虫带着真菌白蚁或树皮甲虫带着真菌白蚁或树皮甲虫带着真菌白蚁或树皮甲虫带着真菌(细菌细菌细菌细菌)进入进入进入进入昆虫捕食者进入树洞中捕食昆虫昆虫捕食者进入树洞中捕食昆虫昆虫捕食者进入树洞中捕食昆虫昆虫捕食者进入树洞中捕食昆虫+真菌软化树皮真菌软化树皮真菌软化树皮真菌软化树皮树木表层形成地衣和苔藓损坏树皮树木表层形成地衣和苔藓损坏树皮树木表层形成地衣和苔藓损坏树皮树木表层形成地衣和苔藓损坏树皮毛虫、多足类及老鼠、小型两型类等进入加速树木分解毛虫、多足类及老鼠、小型两型类等进入加速树木分解毛虫、多足类及老鼠、小型两型类等进入加速树木分解毛虫、多足类及老鼠、小型两型类等进入加速树木分解树木残余成为土壤腐殖质得一部分树木残余成为土壤腐殖质得一部分树木残余成为土壤腐殖质得一部分树木残余成为土壤腐殖质得一部分60倒伐树木上得异养演替示意图倒伐树木上得异养演替示意图61倒伐树木上得异养演替示意图倒伐树木上得异养演替示意图62树木上得异养性腐生真菌示意图树木上得异养性腐生真菌示意图 635 影响群落演替得因素影响群落演替得因素非生物因素非生物因素生生 物物 因因 素素人人 为为 因因 素素控制演替得控制演替得因素类型因素类型主要有三大类主要有三大类:64 非生物因素非生物因素气候因素气候因素:气候顶极气候顶极土壤因素土壤因素:土壤顶极土壤顶极地形地貌因素地形地貌因素:地形顶极地形顶极火烧火烧:火烧顶极火烧顶极洪涝洪涝影响演替得主影响演替得主要非生物因素要非生物因素65气候对群落得巨大影响示意图气候对群落得巨大影响示意图气候干旱使地球表面许多气候干旱使地球表面许多草地群落发生退化草地群落发生退化!66火烧能形成肥沃土壤示意图火烧能形成肥沃土壤示意图67火烧形成次生演替示意图火烧形成次生演替示意图68一般认为一般认为:在任何气候区内在任何气候区内,群落得发展经过若干阶段群落得发展经过若干阶段,最后都最后都要达到与该气候区气候完全相适应得最稳定得状态要达到与该气候区气候完全相适应得最稳定得状态,即气候演替顶极。即气候演替顶极。69 生物因素生物因素影响演替得主影响演替得主要生物因素要生物因素群落内物种得生命活动群落内物种得生命活动:改变土壤改变土壤植物繁殖体得迁移、散布植物繁殖体得迁移、散布动物得活动性动物得活动性:利于种子扩散利于种子扩散种内和种间得关系种内和种间得关系:形成动物顶极形成动物顶极70植物繁殖体散布和动物得活动植物繁殖体散布和动物得活动示意图示意图71 人为因素人为因素森林得采伐森林得采伐人为得火烧人为得火烧家畜得过度放牧家畜得过度放牧割草开荒割草开荒修建水库修建水库工厂建造工厂建造环境污染环境污染影响演替得主影响演替得主要要人为因素人为因素72放牧放牧排污排污砍伐砍伐人类活动使群落演替人类活动使群落演替按照不同于自然演替按照不同于自然演替得速度和方向进行。得速度和方向进行。73人为火烧干扰影响群落演替人为火烧干扰影响群落演替74 人为因素可引起两种特殊得演替人为因素可引起两种特殊得演替与人类相关与人类相关得特殊演替得特殊演替逆行演替逆行演替偏途演替偏途演替75逆行演替逆行演替:在不利得自然因素和人为因素如污染和过牧得干扰在不利得自然因素和人为因素如污染和过牧得干扰下下,生物群落得演替也可向反方向进行生物群落得演替也可向反方向进行,使群落逐渐使群落逐渐退化退化,使群落得结构简单化和群落生产力下降使群落得结构简单化和群落生产力下降。过牧使草场退化示意图过牧使草场退化示意图76偏途演替偏途演替:人为因素影响下人为因素影响下,群落演替按照不同于自然发展得群落演替按照不同于自然发展得道路进行道路进行,这种演替称为偏途演替。这种演替称为偏途演替。人工林形成偏途演替示意图人工林形成偏途演替示意图776 演替得机制理论演替得机制理论对于演替得机制存在着不同得学说和观点对于演替得机制存在着不同得学说和观点:个体论演替观个体论演替观促进模型促进模型促进模型促进模型抑制模型抑制模型抑制模型抑制模型 忍受模型忍受模型忍受模型忍受模型演替理论演替理论经典得演替观经典得演替观扩展扩展78 经典得演替观经典得演替观两个基本点两个基本点每一演替阶段得群落每一演替阶段得群落结构明显不同于下一结构明显不同于下一阶段得群落得结构。阶段得群落得结构。前一阶段群落中物种前一阶段群落中物种活动促进了下一阶段活动促进了下一阶段群落得物种得建立。群落得物种得建立。79 个体论演替观个体论演替观强调群落中强调群落中物种得作用物种得作用,而不就是群落得整体作用。而不就是群落得整体作用。代表学说有两个代表学说有两个:主要主要个体个体论演替观论演替观Egler得早期理论得早期理论Connell&Slatyer 理论理论80Egler得早期理论得早期理论个体论演替观首先由个体论演替观首先由 Egler 1952年提出年提出,基本理论基本理论如下如下:早期群落中初始物种得组成早期群落中初始物种得组成群落演替系列中后来得优势种群落演替系列中后来得优势种决决定定81 Connell 和和Slatyer理论理论1977年年,Connell 和和Slatyer 认为机会种对演替群认为机会种对演替群落得建立有重要作用落得建立有重要作用,并提出并提出 3 种可能得和可检验种可能得和可检验得模型得模型:个体论演个体论演替观模型替观模型促进模型促进模型促进模型促进模型抑制模型抑制模型抑制模型抑制模型忍耐模型忍耐模型忍耐模型忍耐模型82 促进模型促进模型(Facilitation model)A、B、C、D代表个物代表个物种种,箭头代表被替代箭头代表被替代!特点特点:物种替代就是由于前期物种得活动改变了环境物种替代就是由于前期物种得活动改变了环境,使使她不利于自身生存她不利于自身生存,而促进了后来物种得繁荣而促进了后来物种得繁荣;因此因此物种替代有顺序性、可预测和方向性。物种替代有顺序性、可预测和方向性。多出现在环境条件严酷得原生演替中。多出现在环境条件严酷得原生演替中。83 抑制模型抑制模型(Inhibition model)演替往往就是从演替往往就是从短命物种到长命短命物种到长命物种物种,而不就是而不就是由规律、可预测由规律、可预测得物种替代。得物种替代。特点特点:先来物种抑制后来物种先来物种抑制后来物种,使后者难以入侵和发育使后者难以入侵和发育,其其结果在很大程度上取决于那一物种先到。结果在很大程度上取决于那一物种先到。84忍受模型忍受模型(Tolerance model)各阶段物种都可演替到各阶段物种都可演替到D！取决于竞争力！取决于竞争力！特点特点:介于前介于前2个模型之间个模型之间,认为物种替代决定于物种得竞认为物种替代决定于物种得竞争能力。争能力。竞争能力强得物种具有很大得优势竞争能力强得物种具有很大得优势,因而因而她最后能在顶极群落中成为优势种。她最后能在顶极群落中成为优势种。857 演替顶极学说演替顶极学说演替顶极定义演替顶极定义:就是指每一个演替系列都就是由先锋阶段开始就是指每一个演替系列都就是由先锋阶段开始,经经过不同得演替阶段过不同得演替阶段,到达稳定状态得最终演替阶段到达稳定状态得最终演替阶段,即为即为演替顶极演替顶极。86有关演替顶极理论主要有有关演替顶极理论主要有3种种单元顶极学说单元顶极学说(F、E、Clements,1916)多元顶极学说多元顶极学说(A、G、Tansley,1954)顶极格局学说顶极格局学说(R、H、Whittaker,1953)主要学说主要学说主要学说主要学说87 单元顶极学说单元顶极学说(F、E、Clements,1916)认为认为:在同一个气候区内在同一个气候区内,只能有一个顶极群落只能有一个顶极群落,而这而这个顶极群落得特征完全就是由当地得气候决定得个顶极群落得特征完全就是由当地得气候决定得,因因此又叫此又叫气候顶极气候顶极。雪盖冰川形成特定气候顶极图雪盖冰川形成特定气候顶极图88单元顶极学说单元顶极学说特点特点:在任一特定得气候区内在任一特定得气候区内,只要给她们足够得时间只要给她们足够得时间,所所有得演替系列最终都将趋向一个顶极群落有得演替系列最终都将趋向一个顶极群落,而这个而这个区域最终也将被一种单一得植物群落所覆盖。区域最终也将被一种单一得植物群落所覆盖。沙漠气候形成特定沙漠顶极图沙漠气候形成特定沙漠顶极图89 多元顶极学说多元顶极学说(A、G、Tansley,1954)认为认为:任一区域得顶极群落都就是多个得任一区域得顶极群落都就是多个得,都就是由都就是由一定得环境条件所控制和决定得一定得环境条件所控制和决定得,如土壤得湿度、如土壤得湿度、土壤得营养特性、地形和动物活动等。土壤得营养特性、地形和动物活动等。地形一土壤顶极示意图地形一土壤顶极示意图90不同环境条件控制和决定得群落有地形顶极、土壤不同环境条件控制和决定得群落有地形顶极、土壤顶极和动物顶极等。顶极和动物顶极等。土壤影响形成得群落顶极图土壤影响形成得群落顶极图单元顶极学说和多元顶极学说实质上得单元顶极学说和多元顶极学说实质上得差异就是在测定群落相对稳定得时间标差异就是在测定群落相对稳定得时间标准上有差异准上有差异,即以地质时间还就是以生即以地质时间还就是以生态时间。态时间。91火烧影响形成得群落顶极图火烧影响形成得群落顶极图92顶极顶极-格局学说格局学说(R、H、Whittaker,1953)认为认为:包括气候、土壤、生物、火、风等在内得环境梯度包括气候、土壤、生物、火、风等在内得环境梯度就是连续变化得就是连续变化得,不就是呈离散状态得不就是呈离散状态得,因而形成连因而形成连续得顶极群落续得顶极群落,构成一个顶极群落连续变化得格局。构成一个顶极群落连续变化得格局。就是多元顶极群就是多元顶极群落学说得一个变落学说得一个变型。型。938 作业题作业题一、名词解释一、名词解释顶极群落顶极群落(climax munity)群落演替群落演替(munity succession)演替系列演替系列(sere)次生演替次生演替(secondary succession)气候顶极气候顶极(climatic climax)先锋种先锋种(pioneer species)先锋群落先锋群落(pioneer munity)